專利名稱：一種合成細粒度金剛石用粉末觸媒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合成金剛石用粉末觸媒，更具體地說是一種用于合成細粒度金剛石用粉末觸媒。
中國專利CN1061918報道了一種“合成細粒度金剛石用碳化物粉末觸媒”，其化學(xué)成分，重量百分含量為，C1-20％、Mn0-20％、Co0-4％，余量為鎳和微量雜質(zhì)。該粉末觸媒采用真空熔煉——車削——破碎工藝制粉，粉狀形貌呈不規(guī)則狀。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案這種合成細粒度金剛石用粉末觸媒，按重量百分數(shù)計，其合金成分為Mn24-26％、Co4.5-5.5％、C0.6-2.0％，Al0.02-0.2％、N50-150PPm，余量為Ni。
本發(fā)明的合成細粒度金剛石用粉末觸媒的合金成分最佳范圍為按重量百分數(shù)計，其合金成分為Mn24.5-25.5％、Co4.7-5.1％、C0.6-1.8％，Al0.1-0.2％、N50-100PPm，余量為金屬Ni。
本發(fā)明的合成細粒度金剛石用粉末觸媒的顆粒呈球形，見

圖1，其熔點為1224℃，氮、氧分析結(jié)果表明，氮含量為100PPm，氧含量≤200PPm。
本發(fā)明的合成細粒度金剛石用粉末觸媒的制備方法包括下述步驟(1)配料，以重量百分數(shù)計，合金的配料成分為Mn24-26％、Co4.5-5.5％、C0.6-2.0％，Al0.02-0.2％、余量為金屬Ni，(2)在惰性氣體氣氛的保護下將配料熔化，制備成預(yù)制合金錠，然后將預(yù)制合金錠在1400-1600℃溫度下重熔，重熔過程中通入氮氣摻N，最后利用高壓氣體(1.5-4.5MPa)將金屬液流擊碎霧化成合金粉末。
本發(fā)明的優(yōu)點是1、與片狀觸媒相比，粉狀觸媒與石墨粉料可充分混合，接觸面積大，可大幅度提高合成單產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量，與傳統(tǒng)的片狀觸媒和石墨合成金剛石的工藝相比，應(yīng)用粉末觸媒和石墨合成金剛石，是對人造金剛石合成技術(shù)的一項革新。
2、本發(fā)明的粉末觸媒氧含量≤200PPm，化學(xué)成分均勻，球形度好(見圖1)。晶粒細小且各向同性，有利于金剛石的形核和長大。采用該粉末合成金剛石可以有效控制金剛石合成過程中連聚晶的發(fā)生，對稱性好，透明度高，提高人造金剛石的品級見圖2。
3、本發(fā)明的觸媒合金粉采用快冷霧化工藝方法制備，冷卻速度快(103-104k/s)，保證了本發(fā)明的粉末觸媒具有較高的含碳量，且分布均勻，固溶碳的存在增加了碳向溶劑觸媒的擴散渠道，有利于碳源的供給，從而使金剛石合成過程中形核率增大，且分布均勻，有利于形成細粒度金剛石，并大幅度提高合成單產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，(如φ23mm的合成腔體合成單產(chǎn)由10ct提高到15-16ct)，控制粉末觸媒的含氮量在50-100PPm，氮分布在金剛石中的色心，使金剛石呈黃色。
4、本發(fā)明的粉末觸媒合成的細粒度金剛石是目前國際市場需求的產(chǎn)品，能夠使企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟效益。
實施例1本實施例中的一種合成細粒度金剛石用粉末觸媒，按重量百分數(shù)計，其合金配料成分為Mn25％、Co5％、C0.8％，Al0.1％、余量為Ni。稱取純度為99.90％的錳、鈷、鎳、鋁及高純碳配料，采用高壓氣體霧化技術(shù)，以惰性氣體為霧化氣體進行霧化，制備出粉末觸媒，所制備的粉末觸媒化學(xué)成分均勻，球形度好，-100/+500目的出粉率可達80％以上。
對制得的粉末觸媒進行了分析，其合金粉成分為Mn24.7％、Co4.96％、C0.78％、Al0.1％、N100PPm，余量為Ni。
采用粒度范圍在-100/+500目的粉末觸媒與石墨粉按一定比例混合，在φ23mm的合成腔體中合成金剛石，合成單產(chǎn)可達15-16ct，粒度峰值在-140/+170目，-170/+200目之間，I型料小于10％，II型料占10％，III、IV型料占30％以上，能夠為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。
實施例2其設(shè)備及操作方法基本同實施例1，唯一不同是，按重量百分數(shù)計，其合金的配料成分為Mn25％、Co5％、C1.2％、Al0.2％、余量為Ni。
對制得的粉末觸媒進行了分析，其合金粉成分為Mn24.8％、Co4.98％、C1.36％、Al0.2％、N80PPm，余量為Ni。
采用-100/+500目的粉末觸媒與石墨粉按一定比例混合，在φ23mm的合成腔體中合成金剛石，合成單產(chǎn)可達15-16ct，粒度峰值在-170/+200目，-200/+230目之間，I型料小于10％，II型料占15％，III、IV型料占30％以上。
實施例3其設(shè)備及操作方法基本同實施例1，即將配料熔化后以惰性氣體為霧化氣體進行霧化，制取新型合成細粒度金剛石用粉末觸媒。唯一不同的是，按重量百分數(shù)計，其合金的配料成分為Mn25％、Co5％、C1.8％、Al0.2％、余量為Ni。
對制得的粉末觸媒進行了分析，其合金粉成分為Mn24.75％、Co4.97％、C1.75％、Al0.2％、N84PPm，余量為Ni。
采用-100/+500目的粉末觸媒與石墨粉按一定比例混合，在φ23mm的合成腔體中合成金剛石，合成單產(chǎn)可達15-16ct，粒度峰值在-170/+200目，-200/+230目之間，I型料小于10％，II型料占12％，III、IV型料占30％以上。
綜上所述，本發(fā)明的合成細粒度金剛石用粉末觸媒的顆粒呈球形，氧含量低，≤200PPm，化學(xué)成分均勻，粒度范圍-100/+500目出粉率可達80％，適合于高產(chǎn)細粒度金剛石的生產(chǎn)。這種原生單晶細顆粒金剛石是用于光學(xué)玻璃、航空玻璃、防彈玻璃、玻化陶瓷，特種陶瓷、鋯剛玉、石材等脆硬材料精細磨削和研磨加工工具用的超硬材料?？捎糜谥谱髂ゾ?、磨頭、磨料和電鍍工具等。
權(quán)利要求
1.一種合成細粒度金剛石用粉末觸媒，其特征在于按重量百分數(shù)計，其合金成分為Mn24-26％、Co4.5-5.5％、C0.6-2.0％，Al0.02-0.2％、N50-150PPm，余量為Ni。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成細粒度金剛石用粉末觸媒，其特征在于按重量百分數(shù)計，其合金成分為Mn24.5-25.5％、Co4.7-5.1％、C0.6-1.8％，Al0.1-0.2％、N50-100PPm，余量為金屬Ni為佳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的合成細粒度金剛石用粉末觸媒，其特征在于所述粉末觸媒顆粒呈球形或類球形。
全文摘要
一種合成細粒度金剛石用粉末觸媒，其合金成分為(按重量百分數(shù)計)Mn24－26％、Co4.5－5.5％、添加微量元素C、Al、N，C0.6－2.0％，Al0.02－0.2％、N50－100ppm，余量為Ni。該粉末觸媒采用快冷霧化方法制備，粉末顆粒呈球形或類球形、氧含量≤200ppm、化學(xué)成分均勻、粒度范圍－100/+500目出粉率可達80％，適合于高產(chǎn)細粒度金剛石的生產(chǎn)。這種原生單晶細顆粒金剛石是用于光學(xué)玻璃、航空玻璃、防彈玻璃、?；沾?，特種陶瓷、鋯剛玉、石材等脆硬材料精細磨削和研磨加工工具用的超硬材料。可用于制作磨具、磨頭、磨料和電鍍工具等。
文檔編號B01J3/06GK1428195SQ01144858
公開日2003年7月9日 申請日期2001年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月26日
發(fā)明者徐駿, 郭宏, 馬自力, 徐柱天, 石力開, 楊必成, 邢吉豐, 經(jīng)海, 盧彩濤 申請人:北京有色金屬研究總院